太阳能资源的概述和评价 引言
目前， 在能源日渐短缺和环境保护双重压力形势下, ，各国政府都十分重视可再生能源的开发利用 。在发电领域，资源消耗十分巨大。尤其是在我国，火电占据绝大部分的电能来源。开发使用新的能源迫在眉睫。太阳能光伏发电是解决当前能源危机的重要途径之一。
太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不经过蓄电池储能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术
并网发电系统组成包括太阳能电池组件，直交流逆变器，配电室，还有并网发电的防雷系统等等。太阳能并网发电系统优点是生产电能的过程清洁便利，并且太阳能资源丰富可再生。还有就是发电系统的装置可与建筑物完美结合，分布式的建设，进退电网灵活，可以有效改善符合平衡，降低损耗。此外还能起到调峰的作用。它的缺点就是受气候因素影响明显。这就导致了它的应用时间有间隙性和随机性，遇到阴雨天气无法正常发电。还有就是能量密度较低，发一定的电量需要很大的占地面积的接收太阳能的装置。此外太阳能发电装置造价很高，成本是很重要的一个问题。
虽说国内的光伏发电产业还处在发展的初期阶段，但是国家和地方也出台了相关的政策来推进的这一产业的快速发展。国家能源局于2013年11月26日发布有效期为3年的《光伏发电运营监管暂行办法》，规定电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内并网光伏电站项目和分布式光伏发电项目的上网电量，明确了能源主管部门及其派出机构对于光伏发电并网运营的各项监管责任，光伏发电项目运营主体和电网企业应当承担的责任，从而推进光伏发电并网有序进行。此外甘肃省，河北省，安徽省等省份也相继出台了扶持光伏产业的相关政策。
中国2011年的光伏装机量高达2.9GW, 同比2010年增长了500%。亚太地区仅第四季度就有2.8GW 的装机量, 全年装机量达到6GW, 较前一年增长了165%。2012年中国光伏装机容量约为4.5GW ，较之2011年的2.89GW 增长55.7%，成为继德国之后的全球第二大光伏装机大国。不过，根据国家电监会的数据，2012年中国新增太阳能装机容量仅为1.19GW 。在政策与补助的大力推动下，中国2013年的光伏装机量远多于各界预期，高达13GW 。特别是中国西部地区，受利于年底并网即可获得优惠电价的刺激，第四季的光伏并网量暴增，且能量持续。今年全国光伏总装机量上看14GW 。中国国家能源局及光伏业界原本估计去年全国光伏装机量约在8~9.5GW上下，但由于国家透过年底并网即可获得每千瓦时一元人民币上网优惠电价的刺激，光伏装机量于去年年末暴增，第四季的装机量超越前九个月的总和。去年新增光伏装机量最高者分别是甘肃省超过2.6GW 、新疆省1.82GW 、青海省1.67GW; 而在此强大能量的推动下，国家能源局进一步将2014年的新增光伏装机量目标订在10~14GW，其中包括分布式光伏8GW 和大型地面光伏电站6GW 。
中国的光伏发电产业正在高速迈进。
一． 我国太阳能资源概况
根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。
一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680-8400 MJ/m2，相当于日辐射量5.1-6.4KWh/m2。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 KWh/ m2 （日辐射量6.4KWh/ m2 ），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8-4.5KWh/m2。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200-5000 MJ/m2，相当于日辐射量3.2-3.8KWh/m2。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等地。
五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3350-4200 MJ/m2，相当于日辐射量只有2.5-3.2KWh/m2。
太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得，也可以从国家气象局取得。从气象局取得的数据是水平面的辐射数据，包括：水平面总辐射，水平面直接辐射和水平面散射辐射。
从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/m2.天 以上，西藏最高达7 kWh/m2.天。
注：1MJ/m2=0.02388千卡/cm2
日照时数
我国太阳能资源辐射量在时空上的分布规律:
1、 就时间而言，我国大部分地区们于北半球的中纬度，夏季太阳高度角大光照时间长，各个地区的太阳辐射能夏半年多于冬半年。
2、 就空间而言，我国太阳辐射能分布大体上东南向西北递增。
大体上的界线，从大兴安岭向西南，，经北京西侧，兰州，昆明再折向北到西藏南部，这一条线以西、以北广大地区，太阳辐射特别丰富。
影响太阳辐射差异的原因分析:
影响太阳辐射的因素主要包括纬度高低、地形地势、气候气象条件等方面。我们结合中国太阳年辐射总量的分布图来仔细分析贫乏区、可利用区、较丰富区、丰富区的差异的原因。
整体上来看，在我国西部地区由南向北，由青藏高原丰富区向北到新疆中北部地区较丰富区过渡，体现了由于太阳高度的大小关系，太阳年辐射总量由低纬向较高纬度递减规律；东部地区从沿海地区向内陆地区，太阳年辐射总量由可利用区向较丰富区和丰富区过渡，这种和经度地带类似的变化过程，由于距海远近降水多少或者说气候气象条件影响的结果；而几乎在同一纬度地带的青藏高原由于地势较高，空气稀薄形成了丰富区，四川盆地由于盆地地形影响，形成了贫乏
区。
具体到太阳年辐射总量高值和低值中心来看，高值和低值中心都处在北纬22º-35º之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。青藏高原能成为太阳辐射的高值中心，主要是因为海拔高，空气稀薄，空气中含有的尘埃的量较少，晴天较多，日照时间较长，大气对太阳辐射的削弱作用小，到达地面太阳辐射能量多。而四川盆地为低值中心的原因在于：盆地形状，水汽不易散发，空气中含水汽的量多，阴天，雾天较多，从而造成日照的时间短，日照强度弱，太阳能资源贫乏。
我国太阳能资源较丰富的地区与同纬度的其它地区相当甚至超过其它地区，其中青藏高原南部接近世界上太阳能最丰富的撒哈拉沙漠。而四川盆地则是在同纬度最低的地方。
总体来讲我国是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一。高效经济的利用好太阳能光伏发电是一个很重要的课题。
二． 辽宁省太阳能资源概况
根据1971 —2006 年沈阳、大连和朝阳太阳辐射观测站历年逐月太阳总辐射和日照百分率实测资料, 应用统计方法计算辽宁无辐射观测地区的太阳总射量, 进而了解辽宁省太阳能资源分布情况。
辽宁省有6 个太阳总辐射观测站, 其中沈阳、大连和朝阳3 站分别建于1961 年和1963 年, 宽甸、新民和绥中站建于2003 年。经过以上的6个观测站和经验数据分析得知，辽宁省年太阳总辐射平均值约为5 000 MJ / m2 。其中, 朝阳地区的总辐射量最大, 沈阳地区最少。下表列出3 个辐射站太阳总辐射累年月平均值和年平均值。
单位：MJ/m
2
太阳总辐射年总量及分布利用公式计算可得到辽宁省54 个气象台站 太阳辐射累年月平均值和年平均值。分析表明, 全省各地太阳总辐射年平均值为4 195 MJ / m2 ,其中最大值出现在大连, 为5 232 MJ / m2 ;最小值出现在本溪的草河口, 为4 538 MJ / m2 。年总辐射量超过5 000 MJ / m2的有23 个台站, 超过4 800 MJ / m2 的有46 个台站, 低于4 800 MJ / m2 的有8 个台站。太阳总辐射的分布主要受气候和地形影响, 分布形势为由西至东减弱, 与降水量分布相反, 与日照分布相一致。辽西和渤海湾东岸沿海地区太阳辐射量最大, 辽北次之, 东部山区为最小, 即表现为西多东寡、南北高于中部的特征。
表4 给出了辽宁省54 个气象台站太阳总辐射年总量。
辽宁省太阳能资源在空间上的分布:
根据辽宁省各地太阳总辐射年总量, 按照图中评估指标, 将辽宁省太阳能资源分为丰富区、较丰富区、一般区和贫乏区4 个区域。
辽宁省太阳能资源区划
分析可知:
(1) 太阳能资源丰富区。包括辽东湾东部沿海、Ⅰ为丰富区; Ⅱ为较丰富区; Ⅲ为一般区; Ⅳ为贫乏区。大连和长山群岛以及建平县。这些地区的年平均太 阳总辐射量大于5 200 MJ / m2 ,年日照时数均超过2 700 h 。(2) 太阳能资源较丰富区。主要包括辽西、辽西南、辽南地区以及辽北一带。该地区年平均太 阳总辐射量为5 000 —5 200 MJ / m2 ,年日照时数均超过2 600 h 。(3) 太阳能资源一般区。主要分布在辽宁中东部地区。这些地区的年平均太阳总辐射量 为4 800 —5 000 MJ / m2 ,年日照时数一般为2 500 —2 600 h 。(4) 太阳能资源贫乏区。位于辽宁东部山区, 包括抚顺东部和本溪地区。该地区年平均总辐 射量均小于4 800 MJ / m2 , 年日照时数均少于2 500 h 。
通过对辽宁省3 个太阳辐射观测站实测数据统计分析, 得到以下主要结论： (1) 从3 站1971 —2006 年实测数据可知, 辽宁省年平均太阳总辐射量为5 000 MJ / m2 ,历年总辐射变化相对平稳, 春夏季太阳能资源较好, 秋冬季较 差,5 月最好,12 月最差。
(2) 根据3 站1971 —2006 年太阳总辐射和日照百分率实测资料建立的经验公式, 通过误差分析和效果检验表明, 对计算辽宁省各地太阳总辐射较为适用。 (3) 利用统计计算结果得出了辽宁省太阳能资源的分布特征:分布趋势由西至东减弱, 与降水量分布相反, 与日照分布相一致。辽西和沿海地区太阳能资源最好, 辽北资源次之, 东部山区较差。
(4) 利用经验公式计算出54 个台站太阳总辐射量, 其中年太阳总辐射量超过5 000 MJ / m2 的有23站, 低于4 800 MJ / m2 的仅有8 站。结果说明, 辽宁 省大部分地区太阳能资源较为丰富, 开发利用潜力
三． 朝阳市太阳能资源概况
1朝阳市地理概况
朝阳市位于辽宁省西部，东临锦州市，南接葫芦岛市 西南临河北省承德市，东北接北接内蒙古自治区的赤峰市。朝阳面向沿海，背依腹地，地理位置优越。东经122゜25'---123゜48’,北纬41゜12’,---42゜17’,之间。 地表层峦叠嶂，丘陵起伏，峡谷相间，沟壑纵横，只有小块山间平地和沿河冲击平原，结构为“七山一水二分田”。土地自然类型多样，山地、丘陵、岗地、川地、平地交错分布，土地利用类型亦是多元化。境内主要山脉有努 鲁儿虎山、凤凰山、杜岭山、大青山和大黑山。居于北温带大陆性季风气候区，尽管东南部受海洋暖湿气影响，但由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干燥半湿润易干燥地区，四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少。全年平均气温5.4℃～8.7℃；年均日照时数2850～2950小时；年降水量450～580毫米；无霜期120～155天。春秋两季多风易旱，风力一般2～3级，冬季盛行西北风，风力较强。 2. 太阳能资源概况
朝阳地区的太阳能资源的检测靠三个监测站，分别是朝阳气象站，北票气象站以及沈阳气象站。监测数据来自此三站。 太阳总辐射
采用朝阳气象站的太阳总辐射观测资料分析该区域的太阳总辐射季节、年际、日变化特点。
表9列出了朝阳气象站两时段的累年各月及年平均太阳总辐射量，图13为各月累年平均太阳总辐射量变化曲线图。可以看到，朝阳地区的年均太阳总辐射为5100MJ/m2左右，近6年的年均太阳总辐射偏低，为5086.8MJ/m2。太阳总辐射的月季变化曲线呈单峰型，春夏季较大、秋冬季较小。总辐射最高值出现在5月份，可达到600余MJ/m2左右，最低值出现在12月份，为200 余MJ/m2。春、夏、秋、冬四季总辐射量约分别占年总辐射量的31%、33%、21%和15%左右。总辐射的季节分布与太阳沿南北回归线的运动轨迹有关，太阳越接近北回归线太阳辐射越强，但6~8月的夏季因降雨较多、天空云量较多，导致6月太阳总辐射低于5月份。两时间段太阳总辐射季节变化差异很小。
表11 朝阳气象站累年各月及年平均太阳总辐射量（单位：MJ/m2）
时段 1971~2009 年
240.1 3 05.3 4 50.8 5 30.7 6 15.2 5 86.3 5 77.3 5 44.1 4 63.5 3 69.8 2 48.9 2 07.3 5139.3 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
图14为朝阳太阳总辐射年际变化曲线图。可以看到，除2001年异常小外，太阳辐射年际变化相对比较平稳，没有明显的阶段性变化或趋势性，年太阳总辐射量处于3820.6~5508.2 MJ/m2，1997年最大，2001年最小。
图13 朝阳县各月累年平均太阳总辐射变化曲线图
太阳总辐射(M J /m 2)
65006000
[***********]003000
1971
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]20082009
时间/年
图14 朝阳县太阳总辐射年际变化曲线图
总辐射的日变化与太阳日出至日落的运动非常一致。就年平均状况看，总辐
射的日变化呈以12时为中心的正态分布，从清晨6时左右开始具有微弱的辐射量，12时达到最大，然后开始逐时减少， 20时以后辐射消失。春夏季有太阳辐射的时间为16 h 左右，秋季为12 h 左右，冬季为11 h 左右。图15为朝阳1993~2009年累年逐时平均太阳总辐射量日变化图。
太阳总辐射 / (M J /m 2)
2
1.5
1
0.5
[***********][***********]324
时间/时
图15 朝阳太阳总辐射日变化曲线图
水平面上的直接辐射和散射辐射
采用沈阳气象站的辐射观测资料分析该区域的直接辐射与散射辐射在各季节的比例。
图16为沈阳气象站1993~2009年累年逐时平均太阳直接辐射量和散射辐射量日变化图。可以看到，直接辐射和散射辐射的日变化也同样呈以12时左右为中心的正态分布，从清晨6时左右开始具有微弱的辐射量，12、13时达到最大，然后开始逐时减少，20时以后辐射消失。中午前后（10～15时）直接辐射量大于散射辐射，上午9时以前和下午16时以后散射辐射多于直接辐射。
辐射量 / (M J /m 2)
2
1.5
1
0.5
[***********][***********]324
时间/时
图16 沈阳水平面上太阳直接辐射、散射辐射日变化曲线图
表12列出了沈阳各月水平面上太阳直接辐射占总辐射的比例。可以看到，年太阳直接辐射占总辐射的比例为53％，近6年偏低。各月的比值在33.2％～60.5％之间，秋季比值较高，夏季比值最低。
表12 沈阳气象站水平面上太阳直接辐射占总辐射比例的累年平均值（单
位：％）
时段 1971~2009 2004~2009
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
51.6 55.6 55.9 54.3 54.8 49.8 42.4 47.6 59.5 60.5 56.4 49.6 53.0 48.9 53.4 55.4 53.1 53.8 45.6 33.2 46.1 56.4 58.7 54.5 45.5 50.3
日照时数
表4列出了北票气象站两时段的累年各月及年平均日照时数，图5为各月累年平均日照时数曲线图。可以看到，各月日照时数呈双峰型分布，以春季最多、夏季次之、冬季最少为主要特征，其中，5月份日照时数最多，为260h 左右，12月日照时数最少，为190h 左右；1971~2009年间的累年平均值为2800h ，近6年的累年平均值明显偏低，为2680h ，偏少120h 。各时间段日照时数的季节变化特点基本一致，但近6年来春夏季（4~8月）的日照时数明显减少，而1月份则明显增多。
表4 北票累年各月及年平均日照时数（单位：h ）
时段 1971~2009 2004~2009
年
206.0 212.5 253.4 253.2 274.8 246.6 228.5 249.4 253.1 233.4 198.6 190.7 2800.2 219.2 213.5 250.8 234.9 257.8 216.6 196.9 234.8 246.1 225.9 191.0 192.3 2679.8
图6为北票历年日照时数变化直方图。可以看到，历年日照时数呈明显波动起伏状态，没有明显的趋势性，各年份差异较大。1971年来，北票市年日照时数为2209.9~3108.0h，2000年最多，1987年最少。近几年中，从2003年起一致维持在较低的水平，但2009年有明显回升。
图5 北票各月累年平均日照时数变化曲线图
3200 31003000 [1**********]0 26002500 24002300 [1**********]0 1900
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]9
日照时数(h )
时间/年
表5为北票县两时段累年平均各等级日照时数出现天数和比例。可以看到，日照时数以7.5 h 左右的天数最多，全年可达到60天左右，占14%以上；6.1~12.0h区间的天数较多，总天数为250余天，可占全年的69%。
表5 北票县两时段累年平均各等级日照时数出现天数和比例
日照时数(h) 0.0~1.0
1.1~2.0 2.1~3.0 3.1~4.0 4.1~5.0 5.1~ 6.0 6.1~7.0 7.1~ 8.0 8.1~9.0 9.1~10.0 10.1~11.0 11.1~12.0 12.1~13.0 13.1~14.0 14.1~15.0
1971~2009年 天数（天） 比例（%）
32.6 8.9 6.7 1.8 8.4 2.3 10.3 2.8 12.3 3.4 18.1 5.0 30.4 8.3 53.3 14.6 52.9 14.5 45.1 12.4 37.1 10.2 32.1 8.8 19.1 5.2 6.1 1.7 0.2 0.0
2004~2009年
天数（天） 比例（%） 39.8 10.9 8.2 2.2 10.8 3.0 9.7 2.6 11.3 3.1 14.0 3.8 29.0 7.9 62.8 17.2 55.7 15.3 43.2 11.8 34.2 9.4 26.7 7.3 16.2 4.4 3.8 1.1 0.0 0.0
图6 北票年日照时数年际变化直方图
表6列出了朝阳气象站各时段的累年各月及年平均日照时数，图7为各月累年平均日照时数曲线图。可以看到，各月日照时数也呈双峰型分布，以春季最多、夏季次之、冬季最少为主要特征，分布特点与北票气象站基本一致。其中，5月份日照时数最多，为240 h 左右，12月日照时数最少，为170 h 左右；1971~2009年39年间的累年平均值为2698.4 h，2004~2009年近6年间的累年平均值明显偏低，为2485.8（偏少200余小时），且各月均偏小。
与北票相比，朝阳气象站的日照时数偏小，两个时段的累年平均日照时数分别偏少101.6、194.0 h。
表6 朝阳累年各月及年平均日照时数（单位：h ）
时段 1971~2009 2004~2009
年
201.8 205.1 237.0 240.5 259.8 234.1 225.3 237.8 243.5 231.6 195.5 186.6 2698.4 187.2 191.5 220.5 203.2 234.7 198.8 204.9 229.8 236.5 226.6 186.3 165.9 2485.8 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
图8为朝阳县建站以来的历年日照时数变化直方图。可以看到，历年日照时数也呈波动起伏状态，但波动中存在下降趋势，且年际变化幅度小于北票。39余年来，朝阳县年日照时数为2363.8~3030.2h，1971年最多，2006年最少。
图7 朝阳各月累年平均日照时数变化曲线图
日照时数(h )
3200
[***********][***********][**************]0
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]9
时间/年
图8 朝阳年日照时数年际变化直方图
总结
从上个世纪的70年代到本世纪初，朝阳地区的总辐射量和日照时数有略微下降的趋势。这其中的原因包括很多方面。有人为的因素在里面。包括工业发展导致的大气环境的破坏，进而影响到太阳光照。雾霾就是很好的例子。但是总体来看，朝阳地区的太阳能资源在辽宁省内算是比较丰富的地区之一。由于地处于丘陵地带，常年干旱少雨，这就为太阳能光伏发电创造了很好的自然条件。近几年政策上的扶持可以加速朝阳地区光伏发电产业的发展。